水力機械的空化特性及對策

《水力機械的空化特性及對策》是依託江蘇大學，由袁壽其擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：水力機械的空化特性及對策
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：袁壽其
• 依託單位：江蘇大學

項目摘要

水力機械內部發生的空化是一種包含相變過程的複雜旋轉湍流流動現象，空泡的發展、脈動、斷裂以及潰滅所引起的流體動力是導致空蝕、振動和噪聲，進而影響水力機械安全穩定運行的關鍵因素，同時也關係到航天、水下兵器以及核能等和國家安全以及國民經濟相關的重要領域的關鍵技術問題的解決。.申請者將針對水力機械的空化及其抑制問題，發展系統的空化流動實驗技術，研究水力機械內部非定常空化流動的空化模型、湍流模型，建立水力機械內部非定常空化流動數值計算方法；綜合套用實驗研究和數值計算的方法，研究水力機械內部空化非定常流場特性和多相湍流場結構，揭示非定常空穴形成和發展機理；研究水力機械內部非定常空化引起的流體動力特性，掌握空化發展與流體動力以及水力機械能量特性的關係；建立水力機械的最佳化設計方法，研究高空化性能的水力模型；研究抑制空化的機理與方法，提出抑制水力機械空化的對策以及水力機械在空化發生條件下安全運行的評價準則。

結題摘要

水力機械是關係國計民生以及國家安全的戰略裝備，作為重要的能量轉換裝置，水力機械廣泛套用於國民經濟的各個部門，空化問題一直是水力機械領域研究的關鍵核心問題，同時也是多種工程領域關鍵技術的核心問題，一直以來受到廣泛的關注。本項目採用實驗測試、機理研究、模型構建與模擬分析相結合的方法，對水力機械空化流動的測量，空化流動計算模型，空化初生和發展機理，空化動力特性及其機理，高空化性能水力機械模型開發，空化發展的抑制方法和機理等進行了深入研究。建立了非定常空化多場實驗測量平台和數據採集與處理系統，實現了非定常空化流場結構和壓力脈動、振動噪聲等參量的定量精確測量與同步分析；發展了適用於水力機械內部非定常空化流動的空化模型和湍流模型，建立了水力機械內部非定常空化流動數值計算方法。揭示了非定常空穴的形成和發展機理，特別是附著型空穴斷裂及空泡脫落機制，掌握了空穴斷裂、脈動和潰滅引起的衝擊壓強及其傳播特性，以及不同空化階段空化流激振動特性；掌握了關鍵幾何參數對空化性能的影響，建立了空化性能預測模型，完善了高空化性能水力機械的最佳化設計方法，開發了高空化性能的水力模型。掌握了表面粗糙度和潤濕性對空化初生和發展的影響以及主動通氣對抑制空化及其誘導壓力脈動特性的影響機制，提出了泵類殼體及葉片微細裂紋雷射強化延壽方法和雷射誘導空泡空化強化方法，有效地抑制了水力機械的空化空蝕。 本項目執行期間，出版專著4部，譯著1部，發表論文136篇，其中被SCI收錄51篇，EI收錄46篇；授權發明專利17項，培養博士研究生11人，碩士研究生13人，項目成果獲國家科技進步二等獎1項，教育部高等學校科學研究科技進步二等獎3項。主辦了第二屆國際空化和多相流會議，項目研究成果已在艦船用泵和航空燃油泵得到套用，具有重要的理論意義和廣闊的套用前景。